近年来，人们对纺织品功能性和安全性越来越重视，冬季尤其是北方保暖服市场需求大。将保暖、抗菌、抗静电和吸湿发热等功能的化纤与天然纤维混纺，充分发挥各自的优点改善纱线特性，提高服用性能，保暖服热量以热传导、热辐射和热对流为主。故选取吸湿发热腈纶、新疆细绒棉和石墨烯中空涤纶为纺纱原料进行纺纱。吸湿发热改性腈纶是吸收人体-服装微气候中的水分子获得能量的调温材料，通过嫁接亲水基团提高纤维的吸湿性，亲水基团吸湿而产生热能，并使皮肤保持干爽，可避免出汗衣服贴身产生湿冷感。
新疆细绒棉具有良好的吸湿性、可纺性、透气性和抗静电性，对新疆细绒棉进行OPHB生物技术改性，使其固着在棉纤维浅表层，从而拥有抗菌抑菌功能。而中空石墨烯涤纤维具有远红外、抗菌、抗静电、抗紫外线、吸湿排汗和保暖等功能，石墨烯涤纤维质量比电阻较低，在纺纱过程中可以减小静电的产生，减小纺纱的断头率。因此，选用以上三种纤维混纺开发1/1平纹、2/1左斜纹、8枚3飞缎纹和蜂巢组织四种不同的织物，制作抗菌保暖服，用灰色近优法综合评价其性能。
一、原料主要性能
（1）中空石墨烯涤纶：选用中空纤维可形成毛细现象，能保存部分水分，可供腈纶纤维吸湿发热。根据《纺织材料学》中的纤维转移理论，在细纱加捻三角区较长的纤维可连续发生多次内外转移，故选取51mm中长纤维，以利于保存静止空气，增加纱线强力。
（2）吸湿发热腈纶：为了保证纱线质量，选取的腈纶纤维长度和细度与棉相似；方国平在其资料中证实，吸湿发热改性腈纶混纺比超过20%才能符合吸湿发热的国标要求，故本试验选择混率为30%。
（3）新疆2.0级细绒棉：马克隆尼值为4.0，加入8%的生物基OPHB处理过的抗菌棉，提高混纺纱线的抗菌功能。禾素OPHB提炼于非转基因玉米，作为穿膜物质可出入于细胞内外，参与细胞代谢过程，内在的特殊结构能刺破细菌生物膜和细胞壁，致使细胞质泄漏，破坏RNA的脂类和蛋白质，使其死亡。
表1 原料规格
二、纺纱工艺流程
为加大服装的保暖率，采用普梳方法纺纱，减少落棉率，增加纱线的毛羽，从而增加服装中的滞留空气，使保暖率上升。具体工艺流程如下：
抓棉机→FA035混开棉机（A045B凝棉器）→ZF1102开棉机（A045B凝棉器）→FA046A给棉机（A045B凝棉器）→A076F成卷机→FA201B梳棉机→FA306A并条机→FA306A并条机→FA1312并条机→JWF1435粗纱机→JWF1510A细纱机→赐来福X5自动络筒机
三、纺纱工艺参数及技术措施
3.1 纤维预处理
普通涤和腈纶纤维存在质量比电阻高、静电大、表面光滑等缺点，纺纱时易出现罗拉、皮辊缠花现象，而采用石墨烯涤和改性腈纶可以在一定程度上改善纤维的这些缺点。为确保纺纱顺利，对三种原料进行加湿和防静电等养生处理，24h后再纺纱，以减少纺纱过程中的静电，增加纤维间的抱合力，减少飞花。纺纱工程中车间要保持适宜的温湿度，以免原料在纺纱过程中水分散失。以棉纤维为例，当相对湿度由20%提高到60%时，其导电性能可提高4倍；相对湿度低于45%时，易产生静电且散逸困难。
3.2 开清棉工艺
将三种原料投入同一开清棉生产线，形成混和卷进入梳棉工序。遵循“多包取用、勤取少抓、多松少打、以梳代打、充分混合、短流程、低速度、薄喂入”的工艺原则。开清棉主要工艺参数为：豪猪打手速度700r/min，综合打手速度为890r/min，风机速度为1400r/min，A076F棉卷罗拉11r/min，棉卷长度为25m，卷子干重390g/m。
3.3 梳棉工艺
梳棉是纺纱的核心，通过梳棉机去除杂质和短绒，加工成排列平直的条子，为后道工序打下质量基础。梳棉主要工艺参数为：生条干重19g/5m，锡林转速326r/min，道夫转速24.8r/min，刺辊转速789r/min，盖板速度71.5mm/min，锡林与盖板隔距10、9、8、8、9英丝，出条速度83.5m/min，除尘刀90°
3.4 并条工艺
并条工序主要目的是通过提高纤维伸直平行度，改善条子长、短片段以及纤维混合均匀度。采取“重加压，大隔距，头并大后区牵伸，末并小后区牵伸，小喇叭口”的工艺原则。由于生条的质量和纤维伸直度、分离度与要求相差较大，部分纤维特别是石墨烯涤纶呈弯钩状态。因此，采用大隔距和重压来增加对纤维的握持力，控制浮游纤维，提高成纱质量，具体工艺如表2所示：
表2 并条工艺参数表
3.5 粗纱工艺
粗纱目的是对熟条施以5-12倍牵伸，提高纤维的平行分离度，使其适应细纱机的牵伸能力。粗纱车间内的相对湿度宜偏高，保证在细纱时内湿外干的放湿状态。粗纱内湿则导电性能好，条干均匀度好，外干有利于牵伸和除杂。粗纱的捻系数选择与定量及纤维长度有关，适合的捻系数不但可增加粗纱强力，减少卷绕和退绕时的断头，还可避免意外牵伸而导致条干恶化；由于混纺的三种原料长短不一，为了有效控制浮游纤维，使用隔距块附加摩擦力界，让纤维的变速点前移，更接近前罗拉。本试验纺制16.34tex混纺纱，粗纱定量选择6.3g/10m，粗纱捻度3.3捻/10cm，总牵伸6.51倍，后区牵伸1.2 倍，车速800r/min，罗拉隔距9/30/35mm，隔距块6.0mm。
3.6 细纱工艺
温湿度对细纱生产很重要，高温或低湿度都会造成粗纱含水率下降而产生静电，出现绕胶辊、缠罗拉、牵伸不开等现象。细纱车间的湿度选择在60%左右，温度控制在24℃-30℃。罗拉要定期保养和清洁；皮圈与前皮辊状态良好，保证摇架压力均衡稳定；以此来提高单纤维分离度和纤维伸直度，保证上下皮圈对须条握持良好，以使纤维变速点更集中。
细纱工序主要工艺参数：前区牵伸倍数为25.714，后区牵伸倍数为1.494，罗拉隔距23mm×34mm，设计捻度940捻/m，捻系数为380，锭速12000 r/min，钢领型号PG1，直径42mm，钢丝圈型号6903 6/0，钳口隔距为3.5 mm。
3.7 自络筒工艺
络筒速度控制在1000m/min左右，避免纱线毛羽恶化。清纱器参数：短粗为2.3倍×1.0cm ，长粗为1.3倍×4.0cm，长细节为-40%×30cm，棉结为2.5倍。由于自动络筒机速度高，检测动作灵敏，因此保持一定的相对湿度，可增加纱线的强力和回潮率，有利于清除纱疵。若相对湿度过大，筒子变重纱线吸湿伸长，不易除杂，电清易产生误切，机件表面粘附飞花且易生锈；若相对湿度过小，纱线强力下降，不易除杂，成型不良，毛羽增加，造成质量下降，络筒相对湿度一般控制在65%-75%。
四、成纱质量指标
实际捻度935.1捻/m，捻不匀率4.46%，实测支数16.59tex，-50% 细节0个/km ，+50%粗节80个/km ，+200%棉结81个/km，单纱强力CV9.34%。成纱质量各项指标能够满足客户的要求。
五、保暖面料设计
5.1 织物组织结构设计
由于不同的组织结构会影响保暖性、透气性和抗起毛起球等性能，因此本文采用1/1平纹、2/1左斜纹、8枚3飞缎纹和蜂巢组织四种不同的织物来测试服用性能，织物组织图如图1所示。
(a)平纹
斜纹
缎纹
(d)蜂巢组织
图1 织物组织图
5.2 织物上机工艺参数
为了对比各项测试指标，不同组织结构的织物尽可能采用接近的上机工艺参数，平纹、斜纹和缎纹用丰田JAT710多臂喷气织造，而蜂巢组织采用史陶比尔S3260多臂提花机织造，具体工艺参数如表3所示。
表3 织物上机工艺参数表
